KR101020445B1 - 내구성이 강화된 풍력발전용 전력케이블 코아 - Google Patents

Abstract

본 발명은 여러 가닥을 형성하는 도체와 보강사가 연합하는 구조로 코아를 구성함으로써 반복된 비틀림, 굽힘, 거동 등에 의한 도체의 피로 파괴를 방지하고, 그에 따라 코아의 수명을 더 연장할 수 있는 내구성이 강화된 풍력발전용 전력케이블 코아에 관한 것이다.

케이블, 코어, 도체, 보강사, 내구성, 수명

Description

내구성이 강화된 풍력발전용 전력케이블 코아{The Electic Cable Core for Wind Power Generation With Durability-Reinforced}

본 발명은 내구성이 강화된 풍력발전용 전력케이블 코아에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 도체와 보강사가 연합하는 구조로 코아를 구성함으로써, 반복된 비틀림, 굽힘, 거동 등에 의한 도체의 피로 파괴를 방지하고, 아울러 사용수명을 더 연장할 수 있도록 한 것이다.

일반적으로, 풍력발전설비에 사용되는 전력케이블은 그 내부에 도 1에 도시된 바와 같이 코아(10)를 포함하고 있다.

상기 코아(10)는, 그 내부 중심에 여러 가닥을 이루며 서로 연합하는 형태로 구비되는 도체(12)와, 이 도체(12)의 외면으로부터 바깥 방향을 따라 바인더 테이프(14), 절연체(16), 외부 시스(18)가 순차적으로 감싸는 구조로 구성된다.

그런데, 위와 같이 구성되는 풍력발전용 전력케이블은 그 사용 용도상 풍력발전설비의 구동 영향으로 인하여 비틀림, 굽힘, 거동 등을 반복적으로 받게 되고,이러한 비틀림, 굽힘, 거동에 의해 도체(12) 간 마찰, 변형 및 인장으로 형성되는 응력에 의해서도 도체(12)의 피로가 급상승하게 되어 도체(12)는 물론, 코어(10)의 피로파괴가 쉽게 발생하게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 도체와 보강사가 연합하는 구조를 취함으로써, 반복된 비틀림, 굽힘, 거동 등에 의한 코아 및 도체의 피로 파괴를 방지하고, 그에 따라 전력손실 방지 및 사용 수명을 연장할 수 있는 내구성이 강화된 풍력발전용 전력케이블 코아를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에서는 복수의 가닥을 이루는 도체와 도체 사이에 보강사가 배치되는 상태로 도체 연합되고; 상기 도체의 외면으로부터 바깥방향으로 바인더 테이프, 절연체, 외부 시스가 순차적으로 감아지는 구조를 포함하며; 상기 보강사는, 폴리 올레핀, 폴리 에스터, 면사 재질 중 어느 하나로 이루어지면서 연신율이 6% ~ 25%, 인장강도가 5 ~ 120 Kgf/mm²를 지니고 있고, 상기 보강사의 직경이 도체의 직경 미만으로 형성되는 내구성이 강화된 풍력발전용 전력케이블 코아가 제공된다.
또한, 상기 보강사의 직경은 도체의 직경에 대하여 1/10 이하로 형성되는 것이 바람직하다.

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이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따르면, 도체가 보강사와 연합하여 코아를 구성함으로써, 반복된 비틀림, 굽힘, 거동 등에 의한 도체의 피로 파괴를 방비하는 효과를 기대할 수 있다. 그와 함께 내구성 향상 및 사용 수명도 연장할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.

다음에서는 본 발명의 실시 예를 도시한 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 구성에 대하여 설명한다.

도 2에서는 본 발명에 따른 내구성이 강화된 풍력발전용 전력케이블 코아(20)를 보여주는 단면도가 도시되어 있다.

도면에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 코아(20)의 내부에는 보강사(22)와 복수의 가닥을 형성하는 도체(12)가 연합하여 구비된다.
그러나, 도 2와 같은 구조로 한정될 필요는 없으며, 도 4에 도시된 바와 같이 복수의 보강사(22)가 복수의 가닥을 형성하는 도체(12)와 연합하는 구조로도 코아(30)를 구성할 수 있다.

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상기 도체(12)의 외면으로부터 바깥방향으로는 종래와 마찬가지로 바인더 테이프(14), 절연체(16), 외부 시스(18)가 순차적으로 감아져 구성된다.

또한, 본 발명에서 상기 보강사(22)는, 연신율이 6% ~ 25% 범위를 가지고 있고, 인장 강도는 5 ~ 120 Kgf/mm²정도를 지니는 것이 가장 바람직하다.

상기 보강사(22)의 재질로는 일 예로 폴리 올레핀, 폴리 에스터, 면사 재질이 사용될 수 있다. 그러나 열거된 재질로 한정할 필요는 없으며, 전기적인 특성은 물론, 안전에 이상이 없고, 위의 연신율과 인장 강도를 만족한다면 어떠한 재질의 사용도 가능할 것이다.

위와 같이 상기 도체(12)와 보강사(22)가 연합하게 되면, 보강사(22)의 지지력에 의해 비틀림, 굽힘, 거동이 완화된다. 아울러 상기 도체(12) 간에 마찰, 변형, 인장으로 형성되는 응력을 받게 되면, 보강사(22)가 변형되면서 자연히 흡수 완화하게 된다. 이에 따라 코아(20, 30)는 물론, 도체(12)의 피로 상승을 억제하게 됨으로써 피로 파괴 방지 및 사용수명을 더 연장할 수 있게 된다.

도 3에는 본 발명에 따른 보강사(22)의 연신율과 코아(20, 30)의 강도를 나타낸 그래프가 도시되어 있다.

그래프의 설명에 앞서 본 발명에 따른 코아(20, 30)를 아래의 표와 같은 조건으로 구성하고, 코아(20, 30)에 대한 강도를 그래프에 의거하여 설명하기로 한다.

	치수(mm) 직경(D)/두께(T)	연신율 (%)	인장강도 (Kgf/mm2)
보강사	D=2.2	6~25	5~120
도체	d=22	10	27
바인더 테이프	T=0.15	50	6
절연체	T=2.8	100	1.2
외부 시스	T=3.2	120	2

도면에 도시된 그래프에서 보듯이 보강사(22)의 직경(D)은 도체(12)의 직경(d)을 기준으로 할 때, 1/10 이하로 이루어지는 것이 바람직하며, 그러한 조건하에서는 보강사(22)의 연신율 수치가 높아질수록 우수한 인장강도를 나타내고 있음을 알 수 있다.
즉, 보강사(22)의 연신율의 수치가 높아질수록 강도는 강해짐에 따라 비틀림, 굽힘, 거동은 물론, 그에 따른 도체(12) 간에 마찰과, 변형 및 인장에 대응력이 향상되는 것을 알 수 있다. 이에 따라 상기 보강사(22)에 의하여 도체(12)의 피로강도가 증가하게 되고, 그로 인해 내구성이 강화되어 피로 파괴 방지 및 사용수명을 더 연장할 수 있게 된다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 앞서 설명된 것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

도 1은 일반적인 풍력발전용 전력 케이블 코아를 나타낸 단면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 내구성이 강화된 풍력발전용 전력케이블 코아를 보여주는 단면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 보강사의 연신율과 강도와의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명에 따른 내구성이 강화된 풍력발전용 전력케이블 코아의 다른 예를 보여주는 단면도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10, 20, 30 : 코아 12 : 도체

14 : 바인더 테이프 16 : 절연체

18 : 외부 시스 22 : 보강사

Claims (4)

1. 복수의 가닥을 이루는 도체(12)와 도체(12) 사이에 보강사(22)가 배치되는 상태로 도체(12)와 연합되고;

   상기 도체(12)의 외면으로부터 바깥방향으로 바인더 테이프(14), 절연체(16), 외부 시스(18)가 순차적으로 감아지는 구조를 포함하며;

   상기 보강사(22)는, 폴리 올레핀, 폴리 에스터, 면사 재질 중 어느 하나로 이루어지면서 연신율이 6% ~ 25%, 인장강도가 5 ~ 120 Kgf/mm²를 지니고 있고, 상기 보강사(22)의 직경(D)이 도체(12)의 직경(d) 미만으로 형성되는 것을 특징으로 하는 내구성이 강화된 풍력발전용 전력케이블 코아.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서,

   상기 보강사(22)의 직경(D)은 도체(12)의 직경(d)에 대하여 1/10 이하로 형성되는 것을 특징으로 하는 내구성이 강화된 풍력발전용 전력케이블 코아.

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